CH663219A5 - Flammspritzwerkstoff. - Google Patents

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CH663219A5 CH432/84A CH43284A CH663219A5 CH 663219 A5 CH663219 A5 CH 663219A5 CH 432/84 A CH432/84 A CH 432/84A CH 43284 A CH43284 A CH 43284A CH 663219 A5 CH663219 A5 CH 663219A5
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines pulverförmigen Werkstoffes zum Flammspritzen, einen Flammspritzwerkstoff, der das nach diesem Verfahren hergestellte Pulver enthält, sowie die Verwendung eines nach dem genannten Verfahren erhaltenen Werkstoffes als Flammspritzwerkstoff zum Aufspritzen einer selbsthaftenden Schicht auf ein Grundmaterial.
Bei zahlreichen Legierungen, die durch thermisches Spritzen auf ein Werkstück aufgetragen werden sollen, um auf diesem eine Schutzschicht zu bilden, erweist es sich als notwendig, zunächst eine Zwischenschicht auf das Grundmaterial aufzubringen, um die Haftung zwischen diesem und der Schutzschicht zu verbessern.
Diese ebenfalls durch thermisches Spritzen von pulverförmigen Werkstoffen hergestellten Zwischen- bzw. Haftschichten bestanden üblicherweise aus Mo, Ni/Al, Ni/Cr/Al oder Ni/AI/Mo. Insbesondere bei Verwendung von Nickellegierungen mit Zusätzen von AI, Mo und Cr können Haftzugfestigkeiten von mehr als 20 N/mm2 erreicht werden.
Es wurde ferner versucht, anstelle von Nickellegierungen Werkstoffe auf Fe-, Co- und Cu-Basis zur Herstellung von Haftschichten oder selbsthaftenden Schichten zu verwenden, jedoch gelang es nicht, mit diesen eine ausreichende Haftzug-5 festigkeit gegenüber dem Grundmaterial zu erzielen.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Flammspritzwerkstoff zu schaffen, der die Herstellung einer selbsthaftenden Schicht mit einer 20 N/mm2 übersteigenden Haftzugfestigkeit auf einem Grundmaterial ermöglicht und kein oder maximal 10 io Gewichtsprozent Ni enthält. Insbesondere zielt die Erfindung auf die Herstellung von Haftschichten und selbsthaftenden Schutzschichten ab, die eine hohe Heissgaskorrosionsfestig-keit speziell in Gegenwart von Schwefelderivaten aufweisen.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass zum 15 Aufspritzen der Schicht ein Flammspritzwerkstoff verwendet wird, der ein nach dem im Patentanspruch 1 beschriebenen Verfahren hergestelltes Pulver enthält.
Die Patentansprüche 2-5 beschreiben bevorzugte Ausführungsformen des erwähnten Herstellungsverfahrens und die 20 Patentansprüche 6-9 bevorzugte Zusammensetzungen des Flammspritzwerkstoffes.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die erfindungsgemäss hergestellten Schichten eine Haftzugfestigkeit gegenüber dem Grundmaterial erreichten, die den geforder-25 ten Wert von 20 N/mm2 oft wesentlich überstiegen. Bei Schichten, die in analoger Weise aus Pulvern hergestellt wurden, welche durch ein übliches Verdüsungsverfahren erhalten wurden, konnte dagegen der genannte Minimalwert nicht erreicht werden. Der durch die Erfindung erzielte entschei-30 dende Effekt wird darauf zurückgeführt, dass infolge der hohen Abkühlgeschwindigkeit beim Verdüsen eine starke Verschiebung des Gleichgewichtszustandes der Phasen auftritt und dadurch eine Verbesserung des Reaktionsvermögens der vorhandenen Elemente erzielt wird. Es entstehen insbe-35 sondere Wärme freisetzende Reaktionen, durch die die Pulverteilchen in der Spritzflamme nicht nur auf den Schmelzpunkt der Legierung, sondern wesentlich darüber hinaus erhitzt werden, bevor sie auf das Grundmaterial auftreffen.
Neben der Abkühlgeschwindigkeit von 400, vorzugsweise 40 600-5000 ° C/s, werden auch die anderen Verdüsungsparame-ter so gewählt, dass das erhaltene Pulver eine Oberfläche von mehr 500 cm2/g, vorzugsweise sogar von mehr als 750 cm2/g, aufweist, was einer spratzigen Teilchenform entspricht, die eine Verbesserung der Wärmeaufnahme der Teilchen gegen-45 über einer kugeligen Teilchenform bewirkt.
Zur Verdüsung wird eine übliche Produktionsanlage verwendet, wobei die Einstellung der verschiedenen Parameter entsprechend den obigen Erfordernissen dem Fachmann durchaus geläufig ist. In diesem Zusammenhang kann auf das so Buch von John Keith Beddow «The Production of Metal Powders by Atomization», herausgegeben vom Verlag Heyden & Son Ltd., 1978 sowie auf die darin genannten weiteren Literaturstellen hingewiesen werden.
Der pulverförmige Werkstoff, der nach dem vorliegenden 55 Verfahren hergestellt wird, kann als solcher allein zur Herstellung einer Haftschicht oder einer selbsthaftenden Schutzschicht verwendet werden, er kann aber auch in Mischung mit anderen pulverförmigen Materialien aufgespritzt werden. Insbesondere können zu mindestens 20 Gewichtsprozent des 60 als Matrix dienenden Pulvers bis zu 80 Gewichtsprozent pulverförmige Hartstoffe, wie vorzugsweise Metalloxide, z.B. Zirkonoxid, Aluminiumoxid usw., oder Metallkarbide sowie Metallpulver von Refraktärmetallen wie W, Mo, Ta, Ti, Cr zugemischt werden.
65 Die Legierung, aus welcher der vorliegende pulverförmige Werkstoff hergestellt wird, enthält vorzugsweise bis zu 2 Gewichtsprozent eines oder mehrerer der Elemente Zr, Ce, Y, insbesondere um die Reaktionsfreudigkeit des Pulvers zu
3
erhöhen, wenn die Verwendungsbedingungen der Schicht derartige Zusätze erlauben. Ferner können im Zusammenhang mit der jeweils gewünschten Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit, bzw. deren Abstimmung aufeinander, Legierungszusätze von 0,5 bis 5% Mo und/oder Ta vorgese- s hen werden.
Beispiel 1
Eine Legierung der folgenden Zusammensetzung, in Gewichtsprozent, io
25,0 Cr 7,0 AI
1,5 Ni weniger als
0,1 C 15
Rest Fe wurde in einer Verdüsungsanlage aus dem Schmelzfluss mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 800 °C/s verdüst. Das erhaltene Pulver hatte eine spratzige Kornform. Nach dem 20
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Absieben entsprechend dem Kornbereich von — 150 bis + 37 |im wurde nach der in der Pulvermetallurgie üblichen Methode die Oberfläche des Pulvers bestimmt. Die erhaltenen Werte lagen bei 700-750 cmVg.
Das so hergestellte Pulver wurde mit Hilfe einer Flammspritzpistole üblicher Bauart (hier vom Typ CDS 2000 der Inhaberin) auf zwei Probestücke aus Stahl St 37 zur Bestimmung der Haftzugfestigkeit nach DIN 50160 aufgespritzt. Die nach Fertigstellung der Proben durchgeführten Zugversuche ergaben Werte der Haftzugfestigkeit zwischen 28,0 und 30, 0 N/mm2.
Beispiel 2
Das Pulver gemäss Beispiel 1 wurde im Gewichtsverhältnis 50:50 mit Ah03-Pulver der Korngrösse —75 +37 jj.m gemischt und auf die Oberfläche eines Ofenteils aufgespritzt, das einer hohen Oxidationsbelastung in schwefelhaltiger Atmosphäre auszusetzen war. Es ergab sich eine selbsthaftende Schicht mit einer Haftzugfestigkeit von 25 N/mm2, die sich im Betrieb als sehr beständig erwies.
G

Claims (10)

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1. Verfahren zur Herstellung eines pulverförmigen Werkstoffes zum Flammspritzen, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Legierung der Zusammensetzung, in Gewichtsprozent, 10-30% Cr, 1-25% AI, weniger als 0,5% C, weniger als 10% Ni, Rest Fe, durch Verdüsen aus der schmelzflüssigen Phase mit einer Abkühlgeschwindigkeit von mindestens 400 °C/s ein Pulver im Korngrössenbereich von -150 bis
+ 27 [im hergestellt wird, dessen Oberfläche mehr als 500 cm2/g beträgt.
2. Verfahren gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlgeschwindigkeit zwischen 600 und 5000 °C/s liegt.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Verfahren gemäss Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Pulvers mehr als 750 cm2/g beträgt.
4. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung, in Gewichtsprozent, bis zu 2% eines oder mehrerer der Elemente Zr, Ce, Y enthält.
5. Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung, in Gewichtsprozent, 0,5-5% Mo und/oder 0,5-5% Ti enthält.
6. Flammspritzwerkstoff, der ein nach dem Verfahren gemäss einem der Patentansprüche 1-5 hergestelltes Pulver enthält.
7. Flammspritzwerkstoff gemäss Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass er, in Mischung, mindestens 20 Gewichtsprozent des genannten Pulvers und bis zu 80 Gewichtsprozent mindestens eines pulverförmigen Hartstoffes enthält.
8. Flammspritzwerkstoff gemäss Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Hartstoffe aus der Gruppe der Metalloxide und Metallkarbide gewählt ist bzw. sind.
9. Flammspritzwerkstoff gemäss einem der Patentansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass er, in Mischung, mindestens 20 Gewichtsprozent des genannten Pulvers und bis zu 80 Gewichtsprozent eines Metallpulvers aus der Gruppe W, Mo, Ta, Ti, Cr enthält.
10. Verwendung des nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 1 erhaltenen Werkstoffes in Form des in einem der Patentansprüche 6-9 genannten Flammspritzwerkstoffes zum Aufspritzen einer selbsthaftenden Schicht auf ein Grundmaterial.
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